Concurrency: concurrent execution1 ©Magee/Kramer const N = 1 intervallo T = 0..N intervallo R = 0..2*N SUM = (in[a:T][b:T]->TOTAL[a+b]), TOTAL[s:R] = (out[s]->SUM). FSP - dichiarazione di costanti e di intervalli Luso di indici serve per modellare calcoli

Concurrency: concurrent execution2 ©Magee/Kramer SOMMA CON RETI DI PETRI Se lordine di lettura viene considerato nella definizione degli stati la coppia (1,0) è diversa dalla coppia (0,1): Leggo 0,0Leggo 0,1 Leggo 1,0 Leggo 1,1 Stampo 0Stampo 1 Stampo 2 Leggo 0,0Leggo 0,1Leggo 1,0Leggo 1,1 Stampo 0Stampo 1 Stampo 2

Concurrency: concurrent execution3 ©Magee/Kramer Capitolo 3 Processi concorrenti

Concurrency: concurrent execution4 ©Magee/Kramer Esecuzione concorrente Concetti : processi - esecuzione concorrente e alternanza (interleaving). Interazione di processi. Modelli :composizione parellela di processi asincroni - interleaving interazione - azioni condivise labeling di processi, relabeling di azioni e hiding structure diagrams Pratica :programmi Java con Multithread

Concurrency: concurrent execution5 ©Magee/Kramer Definizioni Concorrenza computazioni logicamente simultanee. Non implica multipli processori Richiede esecuzione alternata su un singolo processore A Tempo B C Sia la concorrenza sia il parallelismo richiedono un accesso controllato a risorse condivise. Nel libro di testo i termini parallelo e concorrente sono utilizzati come sinonimi. Un azione a è concorrente a unazione b se il loro ordine di esecuzione è indifferente Processore condiviso da tre processi Parallelismo computazioni fisicamente simultanee. Richiede multipli processori

Concurrency: concurrent execution6 ©Magee/Kramer Modellare la concorrenza Si riesce a modellare la velocità di esecuzione? Velocità arbitraria (il tempo NON è modellato) Come si modella la concorrenza? Ordine relativo delle azioni di processi differenti è arbitrario (alternanza dei processi MA conservazione della sequenza di azioni in ogni processo) Qualè il risultato? Modello generale indipendente dallo scheduling (modello di esecuzione asincrona)

Concurrency: concurrent execution7 ©Magee/Kramer Composizione parallela - alternanza di azioni think talk scratch think scratch talk scratch think talk Se P e Q sono processi allora (P||Q) rappresenta lesecuzione concorrente di P e Q. Loperatore || è denominato operatore di composizione parallela. ITCH = (scratch->STOP). CONVERSE = (think->talk->STOP). ||CONVERSE_ITCH = (ITCH || CONVERSE). Possibili sequenze di azioni risultanti da unalternanza dei processi.

Concurrency: concurrent execution8 ©Magee/Kramer Composizione parallela - alternanza di azioni Modello LTS 2 stati 3 stati 2 3 stati from CONVERSE from ITCH (0,0)(0,1)(0,2)(1,2) (1,1)(1,0) Descrizione del comportamento

Concurrency: concurrent execution9 ©Magee/Kramer Composizione parallela - alternanza di azioni Modello Reti SA scratch ITCH think talk CONVERSE CONVERSE-ITCH ? think talk scratch fork join

Concurrency: concurrent execution10 ©Magee/Kramer Composizione parallela - proprietà algebriche Commutativa: (P||Q) = (Q||P) Associativa: (P||(Q||R))= ((P||Q)||R) = (P||Q||R).

Concurrency: concurrent execution11 ©Magee/Kramer Modellare linterazione - azioni condivise MAKER = (make->ready->MAKER). USER = (ready->use->USER). ||MAKER_USER = (MAKER || USER). MAKER si sincronizza con USER quando ready. Se due processi che devono essere composti hanno delle azioni in comune, queste azioni sono dette condivise. Per mezzo di azioni condivise si modella linterazione tra processi. Mentre le azioni non condivise possono essere alternate in modo arbitrario, unazione condivisa deve essere eseguita nello stesso istante da tutti i processi che vi partecipano

Concurrency: concurrent execution12 ©Magee/Kramer Modelli make use LTS RETI SA make ready MAKER ready use USER use Ready make MAKER-USER

Concurrency: concurrent execution13 ©Magee/Kramer labeling di processi a:P pone il prefisso a ad ogni etichetta di azione dellalfabeto del processo P. SWITCH = (on->off->SWITCH). ||DOPPIO_SWITCH = (a:SWITCH || b:SWITCH). Due istanze di un processo switch: ||SWITCHES(N=3) = (forall[i:1..N] s[i]:SWITCH). ||SWITCHES(N=3) = (s[i:1..N]:SWITCH). Un array di istanze del processo switch :

Concurrency: concurrent execution14 ©Magee/Kramer process labeling by a set of prefix labels {a1,..,ax}::P sostituisce ogni etichetta n di azione nellalfabeto di P con le etichette a1.n,…,ax.n. Inoltre, ogni transizione (n->X) nella definizione di P è sostituita dalle transizioni ({a1.n,…,ax.n} ->X). Il prefisso di processi è utile per modellare risorse condivise: RISORSA = (riserva->rilascia->RISORSA). UTENTE = (riserva->usa->rilascia->UTENTE). ||CONDIVISIONE DI RISORSE = (a:UTENTE || b:UTENTE || {a,b}::RISORSA).

Concurrency: concurrent execution15 ©Magee/Kramer Prefissi di processi per risorse condivise a:UTENTE a:riservaa:usa a:rilascia b:UTENTE b:riservab:usa b:rilascia a:riserva a:usa a:rilascia b:rilascia b:usab:riserva CONDIVISIONE DI RISORSE a:riserva b:riserva a:rilascia b:rilascia RISORSA

Concurrency: concurrent execution16 ©Magee/Kramer Prefissi di processi per risorse condivise riserva non disponibile rilascia disponibile riserva usa rilascia riserva usa rilascia disponibile non disponibile riserva usa rilascia

Concurrency: concurrent execution17 ©Magee/Kramer relabeling di azioni Queste funzioni assicurano che processi composti possano essere sincronizzati su azioni particolari Le funzioni di relabeling sono applicate ai processi per rinominare le azioni. La forma generale di una funzione di relabeling è la seguente: /{newlabel_1/oldlabel_1,… newlabel_n/oldlabel_n}. CLIENT = (call->wait->continue->CLIENT). SERVER = (request->service->reply->SERVER).

Concurrency: concurrent execution18 ©Magee/Kramer relabeling di azioni ||CLIENT_SERVER = (CLIENT || SERVER) /{call/request, reply/wait}.

Concurrency: concurrent execution19 ©Magee/Kramer relabeling di azioni wait call continue request service reply call continue service reply

Concurrency: concurrent execution20 ©Magee/Kramer relabeling di azioni - etichette prefisso SERVERv2 = (accept.request ->service->accept.reply->SERVERv2). CLIENTv2 = (call.request ->call.reply->continue->CLIENTv2). ||CLIENT_SERVERv2 = (CLIENTv2 || SERVERv2) /{call/accept}. Una formulazione alternativa del sistema client server è descritta sotto per mezzo di etichette qualificate o prefisso :

Concurrency: concurrent execution21 ©Magee/Kramer hiding di azioni - astrazione per ridurre la complessità Applicato a un processo P, loperatore di hiding \{a1..ax} rimuove i nomi di azioni a1..ax dallalfabeto di P e rende queste azioni celate "silenti". Le azioni silenti sono etichettate tau. Azioni silenti in processi distinti NON sono condivise. Applicato a un processo P, loperatore di nasconde tutte le azioni nellalfabeto di P che NON appaiono nellinsieme a1..ax. Talvolta è più appropriato specificare linsieme di azioni che devono essere mostrate.... (operatore complementare)

Concurrency: concurrent execution22 ©Magee/Kramer Hiding di azioni UTENTE = (riserva->usa->rilascia->UTENTE) \{usa}. UTENTE = Le seguenti definizioni sono equivalenti: La minimizzazione rimuove azioni tau nascoste per produrre un LTS con comportamento osservabile equivalente. riservausa rilascia riserva rilascia

Concurrency: concurrent execution23 ©Magee/Kramer structure diagrams P a b Processo P con alfabeto {a,b}. P a b Q m Composizione Parallela (P||Q) / {m/a,m/b,c/d} c d c x x x P Q a S y x Composite process ||S = {x,y}